淺析軟弱圍巖隧道長錨桿支護作用體系

陳煥章

摘 要：為了滿足現階段隧道工程的需要，進行軟弱圍巖隧道穩定性的控制是必要的，這涉及到變形控制的應用。為了做好軟弱圍巖隧道的工程工作，進行設計理念、穩定性判別、變形控制等的理念分析是必要的。在隧道工程中，軟弱圍巖隧道的變形控制技術、施工安全技術、造價分析、周期控制等因素是必要的分析因素。隨著時代的發展，隧道工程技術不斷進步，其施工技術體系不斷健全，但是總的來看，其依舊存在發展中的弊端，比如缺乏必要的理論體系。在文章中，筆者通過對國內外理論的分析，更好的進行軟弱圍巖隧道工作的開展，結合鐵路隧道施工的特點，進行長錨桿支護體系的健全，這可以進行數值模擬及其典型工程現場試驗的應用。

關鍵詞：軟弱圍巖；隧道；錨桿；支護體系；分部開挖

前言

在軟弱圍巖隧道工作中，鐵路工作需要注意到施工變形的特征，需要針對其施工過程的穩定性進行判別，保證變形控制技術的應用，這里面涉及到多個環節的系統應用。這需要抓住軟弱圍巖隧道空間的變形部分。比如了解掌子的先行變形、掌子面形及其后方收斂變形等。這里面首先要進行先行變形的影響分析，在軟弱圍巖隧道工作中，掌子面前先行變形中，拱橋的下沉收斂非常明顯。一般來說，隧道開挖之后，鐵路單線隧道主要以收斂變形為主，而鐵路雙線隧道拱頂沉降變形是相對明顯的。之所以軟弱圍巖隧道出現較大變形是因為圍巖自身的軟弱性及其較大的地應力值的較大差異，在其施工過程中，中洞周圍巖塑性區的分布范圍是比較大的。

1 關于工程概況環節的分析

在文章中，筆者將以蘭渝線鐵路隧道的施工背景為前提，進行隧道圍巖變形的長錨桿控制分析，進行施工不同變形部分的分析。進行隧道錨固數值的模擬，進行圍巖穩定性的剖析，進行軟弱圍巖隧道及其長錨桿的設置優化，更好的進行圍巖的加固，以此進行普通錨桿設置及其長錨桿設置的分析。

目前來說，應用于地質良好的巖土工程的都是錨桿，其具備非常高的支護效果。但是如果在地質比較復雜的地區進行工作，比如圍巖比較松軟破碎，高地應力等條件下，錨桿支護會遇到非常多的麻煩，這些麻煩都需要進行解決。這就需要進行我國錨桿支護體系的健全，更好的進行錨固力的提升，保證其整體支護效率的提升，不斷的進行應用范圍的開拓。可以說，錨桿有不同的性質，目前比較主流的趨勢，就是進行國內外錨桿支護的效率提升，工作簡單程度提升。具備高阻力性質的錨桿支護，比較適合于進行軟巖大變形隧道應用，這是因為其具備良好的急增阻，具備非常良好的強初撐，從而進行高應力的隧道控制，這是當下錨桿支護發展的主流方向。

在文章中，通過對蘭渝線的鐵路隧道施工工況的研究，更好的進行工程隧道圍巖大變形問題的分析，進行長錨桿的變形控制，更好的進行現場試驗，以此進行模擬對比驗證工作的開展，更好的進行軟巖大變形控制方法的優化。

這個工程位于甘肅省的某個縣城，其隧道在某村東側山坡進洞，其隧道具備良好的長度，是一種常見的雙線隧道，其交通具備方便性。由于其洞身的地形比較險峻，具備較大的起伏地形，其距離國道的距離很遠，交通經常不方便。這個工程位于山區。其山峰險峻，溝谷縱橫，山坡及其谷坡都比較陡峭，其隧道的洞深的埋深程度是248米，其梁頂的植被覆蓋情況良好。這條隧道經過了不同性質的土層。其山坡表層覆蓋有不同性質的土壤，比如碎石土、粘質黃土等。

2 錨固試驗施工體系的優化

為了做好錨固長桿工作，進行試驗施工體系的健全是必要的，這涉及到成本的投入及其施工便利性的控制，其具備良好的操作性。這就需要按照相關的制定方案進行工作。在變形控制環節中，長錨桿是試驗的主要手段，可以沿著中線進行對稱布置。在錨桿鉆孔過程中，可以進行錨桿機的應用，需要進行不同分組試驗的協調。其第一組的錨桿長度是三米，第二組的錨桿長度是六米，第三組錨桿的長度為八米，其中錨桿的合理間距是一米。在進行錨桿間排距試驗過程中，可以進行錨桿間排距的加大，從而保證其加固措施的合理化。通過對不同長度的錨桿進行不同注漿鋼管的使用，進行鋼拱架的鎖定，這就需要配合相關的施工步驟。比如做好鉆孔快硬水泥卷配合、注漿工作、螺紋鋼鎖定鋼拱架工作等。這就需要做好相關的模擬計算及其分析工作，更好的進行錨桿及其隧道圍巖變形控制工作的協調。

在這一過程中，我們可以按照實際工程的地質條件進行錨桿長度及其直徑的對比試驗模擬，進行隧道范圍及其地質條件的計算。一般來說，隧道左右側邊界是隧道開挖洞徑的四倍左右，其上下側是隧道開挖洞徑的三倍左右。通過對地形條件自重應力的加載分析，可以進行圍巖等級，隧道洞身性質等的分析。

在隧道工程中，有必要進行單位的計算及其參數的計算。這就需要針對隧道結構的差異性，進行合適單元的選擇，保證其模型水平更加接近工程實際，這樣可以進行計算精度的提升，進行解題規模的縮短，進行工程工期的控制。在這個環節中，我們可以利用ANSYS軟件進行隧道的工作，在隧道開挖過程中，可以進行二維方式的模擬，進行不同單位的應用。比如進行實體單元的應用，進行圍巖及其挖掉的土體單位的模擬，利用用桿單元進行隧道錨桿的模擬，通過用梁單元進行噴射混凝土及其鋼拱架的模擬。這需要進行相關計算參數的模擬。比如進行噴射混凝土的模擬，進行其厚度的控制，進行其彈性模量的模擬，分別進行泊松比、彈性模量、內摩擦角等的分析。

通過對數值模擬的分析，可以更好的進行長錨桿支護軟弱圍巖隧道方案的模擬計算，其需要針對隧道縱軸線的圍巖立面進行研究，進行不同方式的錨桿作用的圍巖豎向位移分布云圖的應用，從而保證模擬開挖及其支護效果的強化。以ANSYS模擬開挖和支護效果，選取合理的模擬計算參數十分重要，經多次反復調試及驗證才能獲得有效的接近工程實際的模擬云圖。

3 關于現場試驗工作的結論分析

在現場試驗環節中，需要注意針對位移控制效果進行分析，進行不同環節的錨桿控制最大變形量的分析，經過一系列的分析，我們可以得到以下的觀點，在隧道工程控制變形中，進行錨桿設置的優化是必要的。這是因為錨桿的近端具備比較大的軸力，遠端則具備比較小的軸力，并且綜合來看，拱頂軸力要大于兩側的軸力，其錨桿的軸力和隧道結構相對比，就是對稱的。圍巖穩定性分析。在長錨桿的作用下，由于長錨桿較強的錨固力作用，改善了圍巖的應力狀態，臨空面附近穩定性較弱的巖體與深部穩定性較好的巖體通過長錨桿連接在一起，增強了巖體結構的整體作用，使得圍巖的整體性和承載能力得到了提高，圍巖的穩定性亦顯著提高。

在現場試驗環節中，有必要進行數值模擬計算控制，為軟巖的大變形控制做出一定的研究。通過對大變形隧道錨桿及其圍巖的相互作用，可以更好的進行隧道工程的開展，這需要進行圍巖力學特性及其隧道所處地形情況的分析。

4 結束語

通過對長錨桿的控制，更好的進行軟弱圍巖隧道的變形控制。長錨桿能夠改變圍巖的力學特性，提高圍巖的自承能力，減少圍巖變形，保持隧道圍巖的穩定性。針對具體地形以及隧道圍巖的力學性質等因素優化錨桿設置，對于軟弱圍巖隧道，長錨桿的設置對圍巖的加固效果優于普通錨桿設置。

參考文獻

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